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Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung betrifft ein mehrreihiges Drahtwälzlager, bestehend
aus zwei konzentrisch ineinander angeordneten Tragringen, die ineinander
zugekehrten Ausnehmungen Laufdrähte aufweisen, zwischen
denen wenigstens zwei aus einem Käfig und Zylinderrollen
bestehende Wälzkörperkränze abrollen,
wobei wenigstens ein Laufdraht zwei symmetrisch zueinander angeordnete,
unter einem Winkel zu einer Lagerachse verlaufende Laufbahnen aufweist.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
ist allgemein bekannt, dass sich Stahlringe beim Härten
verziehen. Dies ist der Hauptgrund dafür, dass die Ringe
genau laufender Wälzlager nach dem Härten geschliffen
werden müssen. Der Aufwand für das Schleifen steigt
mit dem Durchmesser der Lagerringe an, sodass der Einbau genau laufender
Wälzlager mit großen Durchmessern im Allgemeinen
nicht mehr wirtschaftlich ist. Die ungünstigen Einflüsse
der Härtung lassen sich durch die Verwendung ungehärteter
Rollbahnen oder auch durch die Trennung der Rollbahnen vom den umschließenden Tragringen
beseitigen. Ein Lager mit ungehärteten Rollbahnen besitzt
jedoch eine geringe Tragfähigkeit. Es machen sich schon
bei geringen Belastungen Rollbahneindrückungen durch Geräuschbildung
und hakenden Lauf des Lagers bemerkbar.
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Die
zweite Möglichkeit, die in der Trennung der Rollbahnen
von den umschließenden Tragringen besteht, ist durch Drahtwälzlager
verwirklicht worden. Die hierbei verwendeten Rollbahndrähte
bestehen aus hartem Stahl, sind aber trotzdem wegen ihres geringen
Querschnittes elastisch und verwendungsweich. Sie legen unter dem
Wälzkörperdruck fest an die umschließenden
ungehärteten Tragringe an, sodass diese maßgebend
für die Laufgenauigkeit des Lagers sind. Der Einbau von
Drahtwälzlagern ist auch bei großen Durchmessern
und hohen Laufgenauigkeiten noch wirtschaftlich.
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Ein
gattungsgemäß ausgebildetes doppelreihiges Drahtwälzlager
ist aus der
DE 22 09
159 A vorbekannt. Es enthält als Bauteile, die
als Laufbahnen ausgebildet sind, Drahtkörper unterschiedlicher Querschnittsformen
und Abmessungen, die mit kreisbogenförmig gewölbten
Rücken am Innenring und am Außenring abgestützt
sind. Dabei weist für die als Zylinderrollen ausgebildeten
Wälzkörper ein mittlerer Drahtkörper
zwei Laufbahnen auf, während sich an zwei äußeren
Drahtkörpern jeweils eine Laufbahn befindet. Es sind hier
also mindestens zwei verschiedene Drahtkörperquerschnitte
erforderlich, von denen vor allem der mittlere sehr teuer in der
Herstellung ist. Diese Ausführungsform eignet sich nicht
für Lagerstellen, die ein gewisses Maß an Präzision
erfordern, weil die Drahtkörper hierzu allseitig geschliffen
werden müssen. Dies ist jedoch nur bei ebenen oder zylindrischen
Flächen zu vertretbaren Kosten möglich. Ein weiterer
Nachteil ist dadurch begründet, dass einer der Lagerringe
zweiteilig ausgebildet ist, wobei die Vorspannung des Lagers in
aufwändiger Weise mit Hilfe einer Abstimmscheibe eingestellt werden
muss. Demnach müssen eine Vielzahl von unterschiedlich
dimensionierten Abstimmscheiben vorrätig gehalten werden,
was eine aufwändige Lagerhaltung und eine erschwerte Montage
bewirkt.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Ausgehend
von den Nachteilen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung
daher die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäß ausgebildetes
Drahtwälzlager bereitzustellen, welches einen einfachen
konstruktiven Aufbau aufweist, sich kostengünstig herstellen
lässt und eine einfache Einstellung der Lagervorspannung
ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe nach dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1 in Verbindung
mit dessen Oberbegriff dadurch gelöst, dass alle Laufdrähte
einen gleichen prismatischen Querschnitt aufweisen und mit wenigstens
zwei Anlageflächen in den Ausnehmungen aufgenommen sind,
die Tragringe einstückig ausgebildet sind und in einem Tragring
die Anzahl der Laufdrähte n und im zugehörigen
anderen Tragring n + 1 ist.
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Der
Vorteil des erfindungsgemäß ausgebildeten Drahtlagers
liegt darin, dass dessen Herstellung wesentlich vereinfacht ist.
Es ist nicht mehr erforderlich, den äußeren Tragring
zweiteilig mit genau zueinander fluchtenden Trennflächen
auszubilden, sodass die Abstimmung der Lagervorspannung mit aufwändigen
Distanzscheiben entbehrlich ist. Es ist weiter von Vorteil, dass
sämtliche Laufdrähte einen gleichen prismatischen
Querschnitt aufweisen, sodass die Handhabung nochmals vereinfacht
ist, weil sowohl im äußeren als auch im inneren
Tragring die gleichen Drahtquerschnitte untergebracht werden. Durch
den prismatischen Querschnitt ergibt sich als weiterer Vorteil,
dass die Laufdrähte mit wenigstens zwei Anlageflächen
kippfest in den Ausnehmungen aufgenommen sind. Schließlich
ist als weiterer Vorteil der zu nennen, dass die Laufdrähte
als gezogene Präzisionsdrähte als genormte Bauteile
in vielfältigen Ausführungsvarianten hinsichtlich
geometrische Abmessungen und Material auf dem Markt kostengünstig
zu erwerben sind.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsvarianten der Erfindung sind in
den Unteransprüchen beschrieben.
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So
hat es sich nach Anspruch 2 als vorteilhaft erwiesen, wenn der Laufdraht
ein Vierkantprofil oder ein Sechskantprofil aufweist. Wie bereits
ausgeführt, sorgt dieses Profil dafür, dass ein
sicherer Halt in der Ausnehmung realisiert ist. Außerdem
lässt sich in einfacher Weise über das Vierkantprofil
oder das Sechskantprofil auf den Neigungswinkel der abwälzenden
Zylinderrollen Einfluss nehmen, sodass das Lager hinsichtlich der
Aufnahme von radialen und axialen Kräften in idealer Weise
beeinflussbar ist.
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Nach
einem weiteren Merkmal gemäß Anspruch 3 hat es
sich auch als vorteilhaft erwiesen, dass einer der Tragringe in
Umfangsrichtung einen Radialschlitz aufweist, der sich über
einen Teil seiner axialen Stärke erstreckt, sodass zwei
durch den Radialschlitz voneinander beabstandete Teilringe gebildet
sind, die in axialer Richtung durch ein Spannelement aufeinander
zu- oder wegbewegbar sind.
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Dadurch
kann in einfacher Weise auf die Lagervorspannung eingewirkt werden,
weil durch die Bewegung in axialer Richtung der beiden Teilringe aufeinander
die Wälzkörper unter Vorspannung gesetzt werden
können. In diesem Zusammenhang hat es sich nach Anspruch
4 als vorteilhaft erwiesen, dass das Spannelement eine mit einem
Gewinde versehene Schraube ist, die einerseits in eine erste Aufnahmebohrung
eines der Teilringe und andererseits in eine zweite zugehörige
Aufnahmebohrung mit einem Innengewinde des anderen Teilringes eingesetzt
ist, wobei die Schraube an mehreren voneinander beabstandeten Umfangsstellen
eingesetzt ist. Derartige Schrauben sind als Massenteile auf dem Zuliefermarkt
in mannigfaltigen Ausführungen und unterschiedlichen Größenverhältnissen
kostengünstig erwerbbar.
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Nach
einem weiteren Merkmal gemäß Anspruch 5 ist die
Lagervorspannung derart einstellbar, dass einer der Tragringe einen
durchgehenden Längsschlitz aufweist, der mit Hilfe eines
Spannelementes in seiner Umfangsausdehnung veränderbar ist.
In diesem Zusammenhang hat es sich gemäß Anspruch
6 als vorteilhaft erwiesen, dass der Tragring an seinem ersten vom
Längsschnitt benachbarten Ende eine radial nach außen
offene Ausnehmung aufweist, die in Richtung des Längsschlitzes
durch eine Durchgangsbohrung fortgesetzt ist, während ein zweites
vom Längsschlitz benachbart angeordnetes Ende eine mit
einem Gewinde versehene Bohrung aufweist, in die eine mit einem
Gewinde versehene Schraube als Spannelement eingesetzt ist. Beim
Anziehen dieser Spannschraube werden die beiden Enden des geschlitzten
Tragringes aufeinander zu bewegt, sodass sein Durchmesser verkleinert
und demzufolge die Lagerspannung erhöht wird.
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Schließlich
hat es sich nach einem letzten Merkmal der Erfindung gemäß Anspruch
7 als vorteilhaft erwiesen, dass der Käfig als ein Verbundkäfig ausgebildet
ist, dessen in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Käfigsegmente
durch einen Drahtring miteinander verbunden sind.
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Auf
diese Weise ist es möglich, auch für Wälzkreise
von über 1000 mm einen Käfig recht schnell und
kostengünstig ohne hohe Werkzeugkosten bereitzustellen,
da sich die Umfangsgröße des Käfigs lediglich
durch die Aneinanderreihung von einzelnen Käfigsegmenten
ergibt, die durch den Drahtring miteinander verbunden sind.
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Weitere
Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und aus den Zeichnungen, in denen zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung in vereinfachter Form dargestellt sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es
zeigen:
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1 einen
teilweisen Längsschnitt durch eine erste Variante eines
erfindungsgemäßen Drahtwälzlagers,
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2 einen
teilweisen Längsschnitt durch eine zweite Variante eines
erfindungsgemäßen Drahtwälzlagers und
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3 einen
Schnitt entlang der Linie III-III in 2.
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Ausführliche Beschreibung
der Zeichnungen
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Das
in 1 dargestellte und mit 1 bezeichnete
Drahtwälzlager ist als ein doppelreihiges Schrägrollenlager
ausgebildet und kann beispielsweise als Drehverbindung in der Computertomographie
(CT) eingesetzt werden. Im Einzelnen weist das Drahtwälzlager 1 den äußeren
Tragring 2 und den inneren Tragring 3 auf, die
konzentrisch ineinander angeordnet sind. Während der äußere
Tragring 2 eine radial nach innen offene Ausnehmung 4 aufweist,
ist der innere Tragring 3 mit zwei radial nach außen
offenen Ausnehmungen 5 versehen, die in axialer Richtung voneinander
beabstandet sind und zwischen sich die Ausnehmung 4 des äußeren
Tragringes 2 einschließen. Die Ausnehmungen 4, 5 sind
trapezförmig ausgestaltet und besitzen mit 4.1, 4.2, 5.1, 5.2 bezeichnete
Schenkel, die als Anlageflächen für die Laufdrähte 6 dienen.
Die Laufdrähte 6 sind als Sechskant ausgebildet
und weisen jeweils zwei gegenüber hegende Seitenlängen 6.1, 6.2, 6.3 auf,
wobei die Seitenlängen 6.2, 6.3 des im äußeren
Tragring 2 angeordneten Laufdrahtes 6 und die
Seitenlängen 6.3, 6.2 der im inneren
Tragring 3 angeordneten Laufdrähte 6 als
Anlageflächen dienen. Durch die Übereinstimmung
dieser Seitenlängen 6.1, 6.2, 6.3 mit
den Schenkeln 4.1, 4.2, 5.1, 5.2 ist
sichergestellt, dass ein einwandfreier Sitz der Laufdrähte 6 in
beiden Tragringen 2, 3 realisiert ist.
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Wie
aus 1 weiter erkennbar, stellt der im äußeren
Tragring 2 angeordnete Laufdraht 6 mit seinen
Seitenlängen 6.3, 6.2 die Laufbahnen
für die Zylinderrollen 7, 8. Die zugehörige
andere Laufbahn der Zylinderrollen 7, 8 wird einerseits
von der Seitenlänge 6.3 des rechtsseitig angeordneten
Laufdrahtes 6 und andererseits von der Seitenlänge 6.2 des
linksseitig angeordneten Laufdraht 6 gestellt. Die beiden Zylinderrollen 7, 8 sind
in O-Anordnung zueinander angestellt, d. h., ihre Wälzkörperdrucklinien
verlaufen ausgehend vom im äußeren Tragring 2 angeordneten
Laufdraht 6 schräg nach außen über
die beiden im inneren Tragring 3 angeordneten Laufdrähte 6. Der
Neigungswinkel α zu einer nicht dargestellten Lagerachse
ist in 1 mit etwa 60° angegeben. Wie weiter
erkennbar, sind die Zylinderrollen 7, 8 in einzelnen
Käfigsegmenten 9, 10 untergebracht, die
mit einem Drahtring 11, 12 untereinander verbunden sind.
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Wie
auch dargestellt, besteht der innere Tragring 3 aus den
beiden Teilringen 3.1 und 3.2, die durch den Radialschlitz 3.3 voneinander
getrennt sind, wobei sich der Radialschlitz 3.3 nur über
einen Teil der radialen Wandstärke des inneren Tragringes 3 erstreckt.
Oder anders ausgedrückt, der innere Tragring 3 ist
dennoch als einteiliges Bauteil hergestellt. Der linksseitig angeordnete
Teilring 3.2 ist mit der Aufnahmebohrung 14 ausgestaltet,
während der rechtsseitig angeordnete Teilring 3.1 die
Aufnahmebohrung 15 aufweist. Die Spannschraube 13,
deren nicht näher bezeichneter Schaft mit dem Außengewinde 13.1 versehen
ist, durchsetzt beide Aufnahmebohrungen 14, 15,
wobei die rechtsseitig angeordnete Aufnahmebohrung 15 ein
nicht bezeichnetes Innengewinde aufweist, in das das Außengewinde 13.1 der
Spannschraube 13 eingreift. Wird diese nun eingedreht,
so wird der Radialschlitz 3.3 verringert, sodass die Laufdrähte 6,
die im inneren Tragring 3 angeordnet sind, aufeinander
zu bewegt werden und dadurch die beiden Zylinderrollenreihen 7, 8 in
Richtung auf den Laufdraht 6 bewegen, der im äußeren Tragring 2 untergebracht
ist. Auf diese Weise ist in einfacher Weise die Einstellung der
Vorspannung der Lageranordnung möglich. Schließlich
gehört zum Lager noch je eine Dichtscheibe 16, 17,
die zwischen beiden Tragringen 2, 3 angeordnet
ist und das Lager einerseits vor Schmiermittelaustritt und andererseits vor
Schmutzeintritt schützt.
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Die
in den 2, 3 dargestellte Erfindungsvariante
zeichnet sich dadurch aus, dass das Drahtwälzlager 18 vierreihig
ausgebildet ist, wobei in Käfigen 25, 26, 27, 28 geführte
Zylinderrollen 7, 8, 23, 24 auf
Laufdrähten 6 abwälzen, die im Querschnitt
betrachtet ein Vierkantprofil aufweisen, wobei jeweils zwei Seitenlangen 6.1, 6.2 sich
gegenüberliegen. Entsprechend diesem Vierkantprofil der
Laufdrähte 6 sind die Ausnehmungen 4, 5 in
den Tragringen 19, 20 dreieckförmig ausgebildet
und weisen die beiden gleichlangen Schenkel 4.1, 4.2, 5.1, 5.2 auf. Dementsprechend
liegen die Laufdrähte 6 mit ihren Seitenlängen 6.1, 6.2, 6.2, 6.1 an
den Schenkeln 4.1, 4.2, 5.1, 5.2 der
Ausnehmungen 4, 5 an. Dabei hat es sich als zweckmäßig
erwiesen, die im inneren Tragring 20 beidseitig außen
angeordneten Laufringe 6 mit Hilfe von Befestigungsschrauben 22 zu
sichern, die an mehreren gleichmäßig in Umfangsrichtung voneinander
beabstandeten Stellen in den inneren Tragring 20 eingeschraubt
sind.
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Wie
aus den 2 und 3 weiter
erkennbar, ist der äußere Tragring 19 mit
einem durchgehenden Längsschlitz 19.1 versehen,
der parallel zu einer nicht dargestellten Lagerachse verläuft.
Auf diese Weise ist der einstückige äußere
Tragring 19 mit einem ersten und einem zweiten Ende 19.2, 19.3 ausgestattet,
die sich in Umfangsrichtung gegenüberliegen. Im ersten
Ende 19.2 des äußeren Tragringes 19 ist
die Ausnehmung 19.4 angeordnet, die in radialer Richtung
nach außen offen ist. Diese Ausnehmung 19.4 wird
in Umfangsrichtung hin zum Längsschlitz 19.1 durch
die Durchgangsbohrung 19.5 fortgesetzt. Das zweite Ende 19.3 des äußeren Tragringes 19 ist
mit der weiteren Bohrung 19.6 versehen, die ein Innengewinde 19.7 trägt
und mit der Durchgangsbohrung 19.5 fluchtet. Über
die im äußeren Tragring 19 rechtsseitig
angeordnete Ausnehmung 19.4 wird nun die mit dem Kopf 21.1 und
dem Außengewinde 21.2 versehene Spannschraube 21 eingeführt,
wobei deren Schaft die Durchgangsbohrung 19.5 und die Bohrung 19.6 durchsetzt.
Beim Einschrauben und Verdrehen der Spannschraube 21 liegt
deren Kopf 21.1 am linksseitigen Ende der Ausnehmung 19.4 an
und bewegt die beiden Enden 19.2, 19.3 aufeinander
zu, sodass der Längsschlitz 19.1 in seiner Umfangsausdehnung
verringert ist. Auf diese Weise wird der Durchmesser des äußeren
Tragringes 19 verkleinert und somit die Vorspannung des Lagers 18 erhöht.
Es ist auch in umgekehrter Weise möglich, die Spannschraube 21 wieder
zu lösen, sodass der Längsschlitz 19.1 zwischen
den beiden Enden 19.2, 19.3 des äußeren
Tragringes 19 in seiner Umfangsausdehnung wieder vergrößert
wird.
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Auf
diese Weise sind robuste, mehrreihige Drahtwälzlager 1, 18 hoher
Eigensteifigkeit geschaffen, die für die Aufnahme von hohen
Axial-, Radial- und Momentbelastungen ausgelegt sind. Diese Drahtlager 1, 18 verwenden
baugleiche Laufdrähte 6, die sich aufgrund ihres
prismatischen Querschnittes in den Ausnehmungen 4, 5 der
Tragringe 2, 3, 19, 20 selbst
zentrieren. Sowohl die inneren 3, 20 als auch die äußeren
Tragringe 2, 19 sind einstückig ausgebildet,
wobei die Einstellung der Lagervorspannung in einfacher Weise entweder über
den inneren 3 oder den äußeren Tragring 19 problemlos
möglich ist.
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- 1
- Drahtwälzlager
- 2
- äußerer
Tragring
- 3
- innerer
Tragring
- 3.1
- Teilring
- 3.2
- Teilring
- 3.3
- Radialschlitz
- 4
- Ausnehmung
- 4.1
- Schenkel
- 4.2
- Schenkel
- 5
- Ausnehmung
- 5.1
- Schenkel
- 5.2
- Schenkel
- 6
- Laufdraht
- 6.1
- Seitenlänge
- 6.2
- Seitenlänge
- 6.3
- Seitenlänge
- 7
- Zylinderrolle
- 8
- Zylinderrolle
- 9
- Käfigsegment
- 10
- Käfigsegment
- 11
- Drahtring
- 12
- Drahtring
- 13
- Spannschraube
- 13.1
- Außengewinde
- 14
- Aufnahmebohrung
- 15
- Aufnahmebohrung
- 16
- Dichtscheibe
- 17
- Dichtscheibe
- 18
- Drahtwälzlager
- 19
- äußerer
Tragring
- 19.1
- Längsschlitz
- 19.2
- erstes
Ende
- 19.3
- zweites
Ende
- 19.4
- Ausnehmung
- 19.5
- Durchgangsbohrung
- 19.6
- Bohrung
- 19.7
- Innengewinde
- 20
- innerer
Tragring
- 21
- Spannschraube
- 21.1
- Kopf
- 21.2
- Außengewinde
- 22
- Befestigungsschraube
- 23
- Zylinderrolle
- 24
- Zylinderrolle
- 25
- Käfig
- 26
- Käfig
- 27
- Käfig
- 28
- Käfig
- α
- Neigungswinkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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